河南电网输电线路舞动区域分布图

河 南 电 网输电线路舞动区域分布图编制说明二九年十二月概 述调研结果表明：自1957年至今，全国范围内发生的舞动事故记录超过80次（注：一次可能包括一个时间段的多个地区和多条线路），舞动是严重影响线路安全的主要因素之一，我国北起黑龙江，西至新疆，南达湖南，存在一条漫长而宽阔的舞动带。河南电网舞动频发，图1为国家电网公司2000年至今220kV及以上输电线路舞动地区分布图。图1 220kV及以上输电线路舞动地区分布图（条次）由图1可见，河南省是舞动发生最频繁的地区之一。尤其在2008年河南省500kV姚邵线发生强烈舞动，持续时间达60小时，使得该线路发生5基杆塔倒塔、多基杆塔螺栓松脱、金具损坏等严重事故，河南省电力公司针对舞动问题进行了长达10年的研究，提出了220kV线路采用相间间隔棒治理舞动的技术方案并大量成功应用，有效治理了220kV线路的舞动问题。为了科学开展舞动治理工作，使得舞动治理的针对性更强，在2009年11月11日河南电网大面积舞动后，河南省电力公司及时召集线路专业技术人员在郑州讨论防舞动问题，提出绘制河南电网舞动区域分布图和编制防舞动技术管理原则。 同时要求各单位上报1998年到现在发生过舞动的线路的舞动情况统计，作为划定舞动区域分布图的基础资料。同时，由河南电力试验研究院结合以往课题研究成果，提出南省舞动分析报告以及河南省防舞动技术导则的初稿。为了更好的完成这项工作，河南省电力公司生产技术部输电处召集河南电力试验研究院、河南省电力勘测设计院、河南超高压运检公司、平顶山、开封、许昌、商丘公司有关线路专业技术人员，从2009年12月8日到12日集中在许昌编写2009年河南省舞动分析报告、河南省舞动区域图的绘制以及河南省防舞动技术导则的编写。一、 河南省线路舞动情况介绍河南省从1998年到2009年共发生6次大范围的舞动，主要如下：1）1998年12月1日，河南电网发生大范围线路导线舞动，导致22条次220kV线路跳闸，多条220kV线路单相接地及相间短路的事故，电网局部解裂，京广电铁短时停电，个别110kV电压等级线路出现倒塔现象。舞动发生时的气象情况是：温度在-3 1，风力在36级，东北风为主导风，湿度在90%以上，伴有小雨雪，舞动线路普遍有覆冰现象。2）2000年12月1日及2001年1月11日，河南电网7条220kV线路导线舞动，造成金具损坏、线路跳闸、大面积停电等恶性事故。舞动发生时的气象情况是：中雪，东北风6m/s至14m/s（地面风速0，温度-1，湿度85%）。3）2003年2月9日夜，河南电网发生大范围线路导线舞动，16条220kV输电线路跳闸36条次，110kV及以下线路跳闸213条次，豫南驻马店和信阳电网被迫与省网解列而孤网运行近2小时，直接损失负荷26.5万千瓦。舞动振幅高达5、6m，持续时间长达十几个小时。舞动发生时的气象情况是：温度为-40，风力58级，大到暴雪。 4）2006年1月30日，开封地区出现了多条线路严重覆冰和舞动，8时31分开始，前商线、祥杏线、开杏线、II祥崔线4条220kV线路相继跳闸，开封电网和商丘电网仅剩220kV开商线和祥崔线运行；220kV杏花营变电站仅通过、郑杏线与郑州电网相连。此次线路舞动呈现在垂直方向上的大幅度、低频率、不规则振荡特征，舞动导线的最低点不在正常弧垂的最低点，上下排列的导线处于不同周期的上下舞动，相间安全距离不够，形成相间短路，如前商线和祥杏线；水平排列的线路造成了对交叉跨越物安全距离的不够，形成了接地短路故障，如开杏线和祥崔线。同期，河南超高压运检公司巡视发现500kV郑祥线也发生了舞动，位于郑祥线150155、7681两段。舞动频率为1119次/分钟，振幅25米。至1月31日上午风力减弱，导线舞动停止。郑州供电公司巡视发现220kVI郑杏线160161、郑杏线99135线路发生舞动，振幅约1米。5）2008年1月10日冻雨风雪袭击河南省，经巡视发现，漯河、许昌、平顶山、周口、郑州等地区电网输电导线覆冰严重，部分线路剧烈舞动。从11日凌晨2：34开始，220kV及以上7回输电线路跳闸14条次，其中嵖邵线、姚邵线、牡郑线3回500kV线路8次跳闸，姚邵线5基铁塔严重受损，2基铁塔塔头损坏；、漯邵线、计漯线、川淮线等4回220kV线路6次跳闸。6) 2009年11月10日至11日，我省遭遇大范围冻雨风雪天气，电网面临入冬以来首次恶劣天气的考验。10日，河南气温骤降，平均下降10摄氏度，全省出现大范围雨雪冰冻天气，加之3-6级风（风向：北东北），造成全省输电线路发生大面积舞动，其中，郑州、开封、商丘、周口、漯河、平顶山等地区较为严重。从11日00：55分到12日22：25分，全省共有7条500千伏输电线路因恶劣天气跳闸14条次。下表为河南省历年发生舞动按照供电区域分布的汇总表。河南省历年发生舞动区域汇总表单位199820002003200620082009次1平顶山52开封53驻马店44郑州45商丘46漯河37许昌38周口29南阳210三门峡211新乡112洛阳113鹤壁114信阳115安阳116焦作017济源018濮阳0对比我省历次舞动跳闸情况，可以发现具有明显的特征。 时间舞动发生主要地区气候条件地理条件舞动特点涉及范围大，豫北、豫东、豫中、豫南14个供电区，范围之大全国罕见的。温度在-31。风力在36级，东北风为主导风。湿度在90%以上，伴有小雨雪舞动线路普遍有覆冰现象。舞动的线路基本上东西走向，地形空旷地带。涉及到220千伏、110千伏两种电压等级，线路结构多样化，双分裂、单导线，垂直排列、水平排列、三角排列线路，大档距、小档距均出现舞动。低频高幅舞动，危害性大，造成220千伏线路单相接地及相间短路跳闸22条次，导致电网局部解裂，京广铁路供电短时中断，个别110千伏线路倒塔。平顶山地区中雪，东北风6m/s至14m/s（地面风速0，温度-1，湿度85%。发生在计山变出口向西至沙河之间的空旷地带。、计驻线、计漯线舞动较严重，达4米振幅，全波频次38次/分钟。涉及范围较大，跳闸集中，豫东、豫中、豫南6个供电区温度为-40，风力58级，大到暴雪。舞动线路普遍有覆冰现象。舞动线路基本为东西走向，舞动跳闸集中发生在许昌薛坡变出线和平顶山计山变出线地形空旷地带，其他地区也不同程度出现。涉及到220千伏、110千伏两种电压等级，线路结构多样化，双分裂、单导线线路，垂直排列、水平排列、三角排列线路，大档距、小档距均出现舞动。低频高幅舞动，最大幅度46米，危害性大，造成220千伏线路相间短路及单相接地跳闸36条次，局部电网解裂。开封地区小雪转中雪，北风45级，温度-23，舞动线路普遍有覆冰现象舞动线路基本为东西走向，舞动跳闸发生在杏花营变、前台变的出线上舞动呈现在垂直方向上的大幅度、低频率、不规则振荡特征，上下排列的导线处于不同周期的上下舞动，形成相间短路，如前商线和祥杏线；水平排列的线路造成了对交叉跨越物安全距离的不够，形成了接地短路故障，如开杏线和祥崔线，共跳闸7次驻马店、漯河、开封、郑州、安阳冻雨转小、中雪，北风、东北风45级，温度0-1，舞动线路普遍有较厚不均匀覆冰现象舞动线路基本为东西走向，舞动跳闸发生在邵陵变的出线和牡郑线舞动呈现在垂直方向上的大幅度、低频率、不规则振荡特征，水平排列导线处于不同周期的上下舞动，造成耐张塔受到反复震荡，螺栓被切断、松脱造成铁塔破坏（姚邵线）；导线三角排列的紧凑型线路（牡郑线）舞动造成相间安全距离不够跳闸。郑州、开封、商丘、周口、漯河、平顶山等地区。冻雨转小、中雪，大雪，北风、东北风46级，温度0-3，舞动线路普遍有较厚不均匀覆冰现象舞动线路基本为东西走向，主要为平原，但是在三门峡第一次出现舞动和风偏造成的跳闸。 我省这次遭遇大范围冻雨风雪天气，造成全省输电线路发生大面积覆冰舞动。500千伏线路均不同程度覆冰，东西走径线路均出现舞动现象，个别区段舞动严重，塔材个别处受损，部分螺栓松动，尖山段线路出现雪淞、雾凇情况，南阳地区线路出现冰挂现象。低频高幅的导线舞动具有较大的危害性，垂直排列的导线易发生舞动造成线路相间短路；水平排列的导线也会发生舞动造成单相接地故障。导线舞动还会引起杆塔和金具的损坏，甚至造成倒塔。河南省从1998年到2009年共发生6次大范围的舞动，根据历史舞动记录，我们绘制了从1998年到2009年共发生6次大范围的舞动的地域分布图，6次大范围的舞动的地域分布图如下：1998年舞动分布地域图2000年舞动分布地域图2003年舞动分布地域图2006年舞动分布地域图2008年舞动分布地域图2009年舞动分布地域图1998-2009年舞动分布地域图（汇总）二、线路舞动的特点规律架空输电线路舞动是不均匀覆冰导线在风力的作用下引起的一种低频率（约为0.13Hz）、大振幅（约为导线直径的20300多倍）的自激振动现象。引起线路导线舞动的机理相当复杂，至今未能建立起完善的理论体系。导线舞动的形成，除了线路自身结构原因外，导线舞动同风速、风向、微地形环境、气象等因素密切相关。导线舞动属非线性动力学问题，受各种复杂的随机因素作用，一般认为，引起线路舞动的影响因素主要有下列几方面：1）气象因素特定的气象条件是引起导线舞动的主要因素之一。每年冬季至翌年初春经常有西北南下的干冷气团与东南方北上的湿热气团相会，气温低于0或在0左右，遇有冻雨或雨夹雪，导线上很容易覆冰，随之产生舞动易发的气象带。统计分析表明，发生舞动的气温大多在-60范围内，此时易产生雨凇，而导致输电线路覆冰。河南省本次舞动期间的气象资料及在线监测数据（测温为-30）表明，舞动发生前气温骤降，下降至0以下，出现冻雨天气，满足舞动形成的天气条件。覆冰情况：发生舞动的覆冰厚度一般在225mm范围内，且为偏心覆冰。本次河南电网发生的舞动是典型的覆冰导线舞动，导线偏心覆冰厚度约15mm，覆冰断面形状为新月型，是非常典型的易于舞动的覆冰类型。风激励情况：风激励是导线舞动的另一必要条件。通常，线路舞动时风速一般在425m/s内，而本次河南舞动的风速约为10m/s，是最易发生舞动的风速，风向：北东北（与正北向夹角22.5），风向与东西走向的线路夹角大于45度，有利于导线起舞。2）地理因素线路的地理条件亦是引起导线舞动的重要因素。在广大的雨凇区内， 有平稳层流大风，且当线路走向与风向夹角大于45度的开阔地带(平原地区、江河湖泊等)及峡谷、迎风山坡、山脊等微地形是容易发生舞动的地带。统计还表明线路走向与风向的夹角越接近垂向，则舞动的可能性越大，这是因为风垂直吹向非对称椭圆形导线时产生的升力和扭矩最大。从本次舞动情况来看舞动线路和区段基本位于平原地区，地势开阔，符合舞动的地理条件，当输电线路遇到易发生舞动的气象条件时，极易在导线表面形成覆冰，而使导线的横截面形状成为近似椭圆的翼状，当遇有风向与线路水平夹角 45度以上的大风时，导线在强风作用下会产生大振幅舞动。3）线路结构及参数线路结构参数(张力、弧垂、档距长度、导线特性、分裂导线的几何参数等)不适当的组合会对防舞动起不利影响。国内外大量的输电线路运行实践说明，在相同的环境、气象条件下，分裂导线比单导线更易发生舞动，分裂导线大档距更易于舞动。这主要是因为多分裂、大截面导线扭转刚度大，易于形成不均匀覆冰，且风激励效果也更为明显，此次河南发生舞动的线路主要为500千伏和220千伏线路，也体现了这一特点。我国输电线路建设已明显呈现多分裂、大截面的发展趋势，这一特点增大了舞动的可能性，舞动治理难度也在加大。根据上述理论和我省舞动观测实践，总结发生舞动的规律如下：1、当线路走向与风向夹角大于45度时导线易产生舞动，而且该夹角越接近90则舞动的可能性越大。2、四周无屏蔽物的开阔地带（如江河湖泊、平地等）、无遮蔽物的开阔通道、或山谷风口能使均匀的风持续吹向导线，这些地区是容易发生舞动的地带。3、舞动一般发生在雨凇区、冻雨区。4、导线的分裂数越多，越容易发生舞动，而且舞动产生的机械破坏越严重。5、已知风向与覆冰线路轴线夹角的舞动条次中，45度90占绝大多数，而6090又是最多。6、导线覆冰的必要气象条件是：具有足可冻结的气温，即0C以下的温度；具有较高的湿度，即空气相对湿度一般在85%以上；具有可使空气中水滴运动之风速，即大于1m/s的风速。三、舞动区域初步划分原则舞动区等级具体划定原则3级舞动区1998年到2009年间发生过5次及以上舞动的线路区域2级舞动区1998年到2009年间发生过3-4次舞动的线路区域1级舞动区1998年到2009年间观察到发生1-2次舞动的线路区域和今后极可能发生的区域0级舞动区从1998年到2009年间从未发生过舞动并且今后不大可能发生的区域在绘制各个舞动区的颜色时，参考污秽区域分布图的原则，最严重的3级舞动区为红色，2级舞动区为绿色，1级舞动区为黄色，0级舞动区为浅蓝色，颜色示意如下图：根据上述原则划分的舞动区域图作为已建线路的舞动区域分布图，对于周围相同地理条件、冬季风向、气温、湿度接近的区域，按照形同等级的舞动区进行划定。舞动区域的初步划分原则如下：1电子地图选择1:25万行政电子地图。行政电子地图的选择是舞动区分布图电子地图的基础，地理信息系统的开发工具是研制舞动区分布图电子地图的必要条件。行政电子地图的选择主要考虑以下几方面的内容：a）信息量尽可能多，能提供各地区的行政区域边界、环境状况、河流、公路、村庄以及一些特殊用户的信息。b）比例尺尽可能小，这样局部地区的信息会更详细、清晰。c）要求各图层的界面清晰、功能完善。综合比较，地图选择1：25万行政电子地图，采用WGS-84坐标格式。2软件需求2.1 地理信息系统（GIS）开发工具: 地理信息系统（GIS）开发工具选择的是美国Mapinfo公司出版的Mapinfo7.0+Mapbasic。Mpainfo在桌面地图化领域一直处于较先进的地位，可用它进行复杂的地理分析，诸如重新分区，与远程数据连接，创建强调自己数据特性的专题地图等等。另外，它还有自动跟踪，地图裁减，ODBC表支持，重新设计标注，无缝地图图层控制等许多特性。2.2 浏览系统开发工具: Dreamweaver该软件使用方便，是目前使用较广泛的网页设计软件。2.3 图像处理软件: Adobe Photoshop 中文版3舞动区图制作 参考国家标准GB/T 16434-1996的要求进行绘制。首先将最新的舞动区分布草图（其中包括基本的地理信息，如：市、县、乡、镇等）通过电子扫描成计算机地图，再将之具体矢量化成最后的电子地图。3.1舞动区分布草图矢量化草图的“矢量化”是一个很重要、也较繁杂的步骤，矢量化前的地图只能作为背景图，它不能携带相关的信息数据，也不可更改。而矢量化后的电子地图就能连接数据库，显示相关信息数据，并且能方便修改舞动区分布区域的位置、大小以及污秽等级。矢量化后的电子地图每一级舞动区为一图层，共5个图层。将来随着环境的变化，通过地图的“矢量化”，可以在计算机桌面上，在原有舞动区分布基础上方便地修改新舞动区的分布，将修改结果存为计算机文件，报批后即可用此文件覆盖原有舞动区分布，成为新的舞动区分布电子地图。3.2 舞动等级及其颜色定义序号级别颜色定义图例10级舞动区蓝色(R:224 G:230 B:250)21级舞动区黄色(R:255 G:255 B:208)32级舞动区绿色(R:221 G:255 B:228)43级舞动区红色(R:255 G:200 B:200)R: 英文red的缩写，红色成份的含量G: 英文green的缩写，绿色成份的含量B: 英文blue的缩写，蓝色成份的含量3.3地图图层舞动图是将用户的专业地图图层叠加到含有地理信息的行政电子地图的基本地图图层上（这些地图图层都是从1:25万行政电子地图中提取出来的）。舞动图是包含了地理信息的专业地图。舞动图中用到的基本地图图层为：省会、市、县级市、县、镇、乡、高速公路、公路、铁路、农林场、境界面、境界线、水系等。为了使最后做出的电子舞动区图更美观，需要将上述地图图层中的显示和标注做一些修改和规定，下面是需要修改和规定的图层的相应修改和规定。3.4专业地图图层 电子舞动区图中用到的专业地图图层为：0级舞动区、1级舞动区、2级舞动区、3级舞动区。输电线路、地区境界线等，这里可以根据自己的需要进行增减。 4 基本绘制要求舞动区分布图地市供电公司为基本绘制单位。各地、市供电公司首先应根据现场舞动分析情况及严重程度等级绘制电力系统舞动区分布图。4.1省电力公司绘制要求省电力公司的舞动区分布图应在所辖各地、市供电公司已绘制成的舞动区分布图的基础上综合绘制。4.2补充文件绘制舞动区分布图的同时，还应给出舞动区分布图的编制说明、管理原则等补充文件。4.3 无输电线路的舞动区划分应比照地理状况、气象条件相类似的地点或地区的舞动区划分，根据已运行线路舞动严重程度和频次来确定。4.4 图纸绘制舞动区分布图的图纸，应是由测绘部门提供的素色地形底图。绘制的舞动分布图的图面应根据划定的范围分别予以着色。5 舞动区分布图的绘制程序5.1 基础图包括气象分布图、历年舞动区域图、舞动严重程度图。基础图应由各地、市供电公司绘制并备案保存。5.2 收集历史基础数据调查本地区的已经发生舞动线路的分布状况，收集历史基础数据，完成历史数据的数据汇总。5.3绘制舞动分布图根据收集的历史基础数据，调查本地区的已经发生舞动线路的分布状况，绘制历年的舞动区域分布图。5.4 绘制舞动区分布图综合上述各图, 并结合运行经验绘制所辖区域的综合历史舞动经验的舞动区分布图。6 审批原则省电力公司舞动区分布图是在经审查批准的各地、市供电公司舞动区分布图的基础上，由电力试验研究院和电力设计院共同绘制, 经设计、基建、生产、运行部门和科研各部门专家、专责人和领导审查形成书面审查意见后, 经省电力公司防舞动领导小组或主管经理、总工批准生效。